SU1467697A1

SU1467697A1 - Stabilized d.c. voltage converter

Info

Publication number: SU1467697A1
Application number: SU874273897A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Федорович Кадацкий; Вадим Фридрихович Яковлев; Александр Петрович Мазуров; Оскар Михайлович Аймбиндер; Анатолий Владимирович Лукин; Марина Николаевна Марина
Original assignee: Куйбышевский электротехнический институт связи
Priority date: 1987-06-01
Filing date: 1987-06-01
Publication date: 1989-03-23

Abstract

Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано дл электропитани различных устройств вычислительной техники, автоматики и средств св зи. Целью изобретени вл етс упрощение устройства . Силовой канал 1 преобразовани и регулировани содержит первичный источник 3 электропитани , двухтактный усилитель 4 мощности с выходным трансформатором 5 и выходной выпр митель 6 с фильтром. Блок 2 управлени состоит из задающего генератора 8, формировател 9 пилообразного напр жени , делител 10 частоты на два, усилител 11 обратной св зи, первого 12 и второго селекторов 13, первого 14 и второго 15 согласующих элементов, подключенных к управл ющим входам усилител 4 мощности. Блок 2 управлени функционирует так, что при изменении выходного напр жени обеспечиваетс изменение интервала времени выходных сигналов селекторов 12,13, т.е. обеспечиваетс отрицательна обратна св зь, при этом селекторы совмещают функции широтно-импульс- ного модул тора. 2 ил. i (Л СThe invention relates to electrical engineering and can be used to power various devices of computer technology, automation and communication equipment. The aim of the invention is to simplify the device. The conversion and control power channel 1 comprises a primary power supply 3, a push-pull power amplifier 4 with an output transformer 5 and an output rectifier 6 with a filter. Control unit 2 consists of master oscillator 8, shaper voltage generator 9, frequency divider 10 by two, feedback amplifier 11, first 12 and second selectors 13, first 14 and second 15 matching elements connected to control inputs of power amplifier 4 . The control unit 2 operates so that when the output voltage changes, the time interval of the output signals of the selectors 12.13, i.e. negative feedback is provided, with the selectors combining the functions of a pulse width modulator. 2 Il. i (Л С

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электропитания различных устройств вычислительной техники, автоматики и средств связи.The invention relates to electrical engineering and can be used to power various devices of computer technology, automation and communications.

Целью изобретения является упрощение устройства.The aim of the invention is to simplify the device.

На фиг. Г представлена, функциональная схема стабилизированного пре- эд образователя постоянного напряжения; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие основные процессы его функционирования.In FIG. D is presented, a functional diagram of the stabilized power supply of a constant voltage generator; in FIG. 2 - time diagrams explaining the main processes of its functioning.

Стабилизированный преобразователь 15 постоянного напряжения содержит силовой канал 1 преобразования и регулирования электрической энергии и блок 2 управления. Силовой канал преобразования электрической энергии содержит 20 первичный источник 3 электропитания, двухтактный усилитель 4 мощности с выходным трансформатором 5, выходной выпрямитель 6 с фильтром, нагрузки 7. Блок 2 управления выполнен.из задаю- ^5 щего генератора 8, представляющего собой генератор синхроимпульсов, формирователя 9 пилообразного напряжения, делителя 10 частоты на два, усилителя 11 обратной связи, первого 12 30 и второго 13 селекторов, первого. 14 и второго 15 согласующих элементов.The stabilized DC-DC converter 15 comprises a power channel 1 for converting and regulating electric energy and a control unit 2. The power channel for converting electric energy contains 20 primary power supply 3, a push-pull power amplifier 4 with an output transformer 5, an output rectifier 6 with a filter, loads 7. The control unit 2 is made from a master generator 8, which is a clock generator, a shaper 9 sawtooth voltage, frequency divider 10 into two, feedback amplifier 11, the first 12 30 and the second 13 selectors, the first. 14 and second 15 matching elements.

Усилитель 4 мощности выполнен на транзисторах по любой из известных двухтактных схем (мостовой, полумос- 35 товой, с выводом нулевой точки первичной обмотки, выходного трансформатора) . Принципиально он может быть выполнен и по однотактной схеме.The power amplifier 4 is made on transistors according to any of the known push-pull circuits (bridge, half-bridge, with the output of the zero point of the primary winding, the output transformer). Fundamentally, it can be performed according to a single-cycle scheme.

Задающий генератор 8 выходом под- 40 ключей к входам формирователя 9 пилообразного напряжения и делителя 10 частоты на два. Первый выход делителя 10 частоты подключен к первому входу первого селектора 12, а второй 45 выход т к первому входу второго селектора 13. Выходы первого 12 и второго 13 селекторов подключены соответственно через первый 14 и второй 15 согласующие элементы^ управляющим входам транзисторов усилителя 4 мощности. Вход усилителя 11 ‘обратной связи подключен к выходу силового канала 1, а выход - к вторым входам селекторов 12 и 13, к которым подключен^ также выход формирователя 9.The master oscillator 8 outputs 40 sub-keys to the inputs of the driver 9 of the sawtooth voltage and the frequency divider 10 into two. The first output of the frequency divider 10 is connected to the first input of the first selector 12, and the second 45 is output to the first input of the second selector 13. The outputs of the first 12 and second 13 selectors are connected respectively through the first 14 and second 15 matching elements to the control inputs of the transistors of the power amplifier 4. The input of the feedback amplifier 11 подключен is connected to the output of the power channel 1, and the output to the second inputs of the selectors 12 and 13, to which the output of the former 9 is also connected.

Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.A stabilized DC-DC converter operates as follows.

Силовой канал 1 преобразует и регулирует электрическую энергию первичного источника 3 электропитания из одного уровня (количества и качества) в другой, требуемый для функционирования нагрузки 7. Регулирование уровня, поступаемой в нагрузку 7 электрической энергии, осуществляется двухтактным усилителем 4 мощности с использованием принципа широтно-импульсной модуляции.'Сигнал управления вырабатывается блоком 2 управления.The power channel 1 converts and regulates the electrical energy of the primary power source 3 from one level (quantity and quality) to another, required for the functioning of the load 7. Regulation of the level supplied to the load 7 of electric energy is carried out by a push-pull power amplifier 4 using the principle of pulse-width modulation. 'The control signal is generated by the control unit 2.

Период работы (коммутации, преобразования) усилителя 4 мощности определяется периодом Тг выходного сигнала (фиг, 2,а) задающего генератора 8.The period of operation (switching, conversion) of the power amplifier 4 is determined by the period Tg of the output signal (FIG. 2, a) of the master oscillator 8.

Выходные сигналы делителя Ю частоты на два противофазны (фиг.2,б,в). Их период следования равен двум периодам выходного сигнала задающего генератора 8.The output signals of the frequency divider Yu into two out of phase (Fig.2, b, c). Their repetition period is equal to two periods of the output signal of the master oscillator 8.

Воздействие выходного сигнала (фиг.2,а) задающего генератора 8 на вход формирователя 9 пилообразного ·) напряжения обеспечивает на выходе последнего пилообразное напряжение U_q(t), которое (фиг. 2,г) поступает на вторые входы селекторов 12 и 13.The impact of the output signal (figure 2, a) of the master oscillator 8 on the input of the sawtooth generator 9) voltage provides the output of the last sawtooth voltage U _q (t), which (Fig. 2, d) is supplied to the second inputs of the selectors 12 and 13.

В качестве делителя частоты на два может, быть использован триггер в счетном режиме работы. Поэтому воздействие указанных противофазных сигналов на первые входы селекторов 12 и 13 обеспечивает с периодом Т=2 Тг прохождение высоких (превышающих U_cp - напряжения срабатывания, уровня логической единицы) уровней напряжений U_BX(t), воздействующих на вторые входы селекторов 12 и 13.As a frequency divider into two, a trigger can be used in the counting mode of operation. Therefore, the effect of these antiphase signals on the first inputs of the selectors 12 and 13 provides with the period T = 2 Tg the passage of high (exceeding U _cp - operating voltage, logical unit level) voltage levels U _BX (t) acting on the second inputs of the selectors 12 and 13.

На вторых входах селекторов 12 и 13 присутствуют сигналы U _6)f(t) фиг. 2,д - равные сумме выходного сигнала формирователя 9, U_n(t), с размахом П_т(фиг. 2,г) и усилителя 11 обратной связи U^it). Сигнал формирователя 9 суммируется с выходным сигналом U^t) усилителя обратной связи.. В общем случае U₃(t) может иметь как постоянную, так и переменные составляющие. На выходах указанных селекторов будут присутствовать высокие уровни напряжений лишь в случаях одновременного присутствия высоких уровней напряжений на обоих (первом и втором входах). Причем уровни указанных входных напряжений должны превышать уровни логической единицы Ucp(t) срабатывания, переключения (фиг. 2,б,д). Одновременное присутствие высоких уровней напряжений соответствует для первого селектора 12 интервалам времени tj-t^, t₉-t _1о ,. .. ., второго селектора 13 — *4 s t т*— 1₄, tf₄—В. соответствующие интервалы времени появляются на их выходах и высокие уровни напряжений (фиг. 2,е - у первого 1.2 Ю селектора и фиг. 2,ж - у второго 13 селектора).At the second inputs of the selectors 12 and 13 there are signals U _{6) f} (t) of FIG. 2, d - equal to the sum of the output signal of the shaper 9, U _n (t), with a range of P _t (Fig. 2, d) and feedback amplifier 11 (U ^ it). The signal of the driver 9 is summed with the output signal U ^ t) of the feedback amplifier .. In the general case, U ₃ (t) can have both constant and variable components. At the outputs of the indicated selectors, high voltage levels will be present only in cases of the simultaneous presence of high voltage levels at both (first and second inputs). Moreover, the levels of the indicated input voltages should exceed the levels of the logical unit Ucp (t) of operation, switching (Fig. 2, b, d). The simultaneous presence of high voltage levels corresponds for the first selector 12 to the time intervals tj-t ^, t ₉ -t _1o ,. ..., of the second selector 13 - * 4 st t * - 1 ₄ , tf ₄ —B. corresponding time intervals appear at their outputs and high voltage levels (Fig. 2, e - for the first 1.2 U selector and Fig. 2, g - for the second 13 selector).

Изменение выходного напряжения силового канала 1 приводит к изменению выходного сигнала U_g(t) усилите- 15 ля 11. Изменение U₉(t), как следует из фиг. 2,д, приводит к изменению длительностей выходных сигналов селекторов (фиг. 2,е,ж). Последние воздействуют (через согласующие элемен- 20 ты 14 и 15) на управляющие входы транзистора усилителя 4 мощности. Интервалы времени их открытых состояний, соответствующих, например, интервалам времени передачи энергии от пер- 25 личного источника 3 питания в нагрузку 7, изменяются. Изменяется и уровень электрической энергии, покупаемой в нагрузку от источника 3 электрической энергии. Блок 2 управления 30 функционирует таким образом, чтобы при увеличении (уменьшении) выходного напряжения силового канала 1 обеспечивается уменьшение (увеличение) (интервала времени выходных сигналов эд Iселекторов 12 и 13, т.е. обеспечива-. ется отрицательная обратная связь.A change in the output voltage of the power channel 1 leads to a change in the output signal U _g (t) of the amplifier 15 11. A change in U ₉ (t), as follows from FIG. 2d, leads to a change in the durations of the output signals of the selectors (Fig. 2, e, g). The latter act (through the matching elements 20 and 14 and 15) on the control inputs of the transistor of the power amplifier 4. The time intervals of their open states, corresponding, for example, to the time intervals of the energy transfer from the personal power supply 3 to load 7, vary. Changes and the level of electrical energy purchased in the load from the source 3 of electrical energy. The control unit 2 operates in such a way that when the output voltage of the power channel 1 is increased (decreased), a decrease (increase) in the time interval of the output signals ed by selectors 12 and 13, i.e., negative feedback is provided.

Предлагаемое техническое решение выполняет все функции известного преобразователя, но при существенном до упрощении схемы блока управления, что достигается совмещением селекторами функций широтно-импульсного мо'дулятора. При этом достижения импульсной техники по частотным свойст-эд вам, уровню потребляемой мощности, надежности, технологичности и т.п. позволяют повысить частотный диапазон работы преобразователя, улучшить крутизну фронта и спада сигнала управления, увеличить его КПД. Это позволяет увеличить и КПД схемы управления, увеличить надежность и. уменьшить ее стоимость, а также увеличивается технологичность процесса настройки стабилизированного преобразователя.The proposed technical solution fulfills all the functions of the known converter, but with a significant simplification of the control unit circuit, which is achieved by combining the selector functions of a pulse-width modulator. Moreover, the achievements of pulse technology in terms of frequency properties, the level of power consumption, reliability, manufacturability, etc. allow to increase the frequency range of the converter, improve the steepness of the front and the fall of the control signal, increase its efficiency. This allows you to increase the efficiency of the control circuit, increase reliability and. reduce its cost, and also increases the adaptability of the process of tuning a stabilized converter.

Claims

Claim

A stabilized DC-DC converter, containing a push-pull power amplifier with an output transformer and an output rectifier with a filter, a control unit made of two selectors, a frequency divider into two, two matching elements, a sawtooth voltage generator, a master oscillator, and connected in series between the input and output terminals feedback amplifier, while the output of the master oscillator is connected to the inputs of the sawtooth voltage shaper and the frequency divider a, the first output of which is connected to the first input of the first selector, and the second output to the first input of the second selector, the outputs of the first and second selectors are connected respectively through the first and second matching elements to the control inputs of the power amplifier, the input of the feedback amplifier is connected to the output terminals, characterized in that, in order to simplify, the output of the sawtooth voltage generator and the output of the feedback node are connected to the second inputs of the first and second selectors.

“1467697

t?